現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計課程總結(jié)

1、現(xiàn)代數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計課程總結(jié)2011年秋季學(xué)期實驗一八路 LED 的開關(guān)控制1.實驗要求本實驗要求用 8 個開關(guān)分別控制 8 個 LED 的亮滅。2.硬件設(shè)計思路用 FPGA 的八個引腳做開關(guān)控制，八個引腳控制 LED 的亮滅3.軟件程序流圖開始+結(jié)束4.實驗體會通過本實驗對 VHDL 語言有了初步的了解實驗二 8 位可逆計數(shù)器設(shè)計1.實驗要求本實驗要求計數(shù)脈沖可以手動輸入，也可以用脈沖源輸入，通過開關(guān)可 以選擇。2.硬件設(shè)計思路4 位輸入（分別為脈沖選擇、順序選擇開關(guān)，脈沖信號1,脈沖信號 2）,8 位 LED 顯示。3.軟件程序流圖開始結(jié)束4.實驗體會通過此實驗對 VHDL 語言有了深入的了解

2、，對 FPGA 的引腳也加深了研究 運用了一些簡單的 VHDL 語句。實驗三 實現(xiàn)任意整數(shù)分頻電路設(shè)計1實驗要求本實驗要求實現(xiàn)占空比 50%，分頻系數(shù)可以通過撥碼開關(guān)設(shè)定的分頻電 路。2硬件設(shè)計思路時鐘輸入端（手動控制），計數(shù)選擇（4 位），頻率顯示（LED 燈顯示）。3軟件程序流程i.判斷分頻數(shù)為奇數(shù)還是偶數(shù)。ii.如果是奇數(shù)則在 （n+1）/2-1 脈沖前后分別取正脈沖與負(fù)脈沖、 負(fù)脈沖 與正脈沖。然后將兩次的信號取或操作，以達到占空比為 50%。iii.如果是偶數(shù)則在 n/2 脈沖前后分別取正脈沖與負(fù)脈沖。iv.輸出脈沖信號。4 實驗體會通過本次實驗掌握了分頻的基本思想， 最大的難點是對

3、奇分頻的操作，若何達到完全的 50%占空比使得實驗難度加大。 我采取對奇分頻的 （n+1）/2-1 脈沖前后取兩次不同的脈沖信號取或操作來實驗 50%占空比分頻。實驗四 利用狀態(tài)機實現(xiàn)多功能循環(huán)彩燈控制1實驗要求本實驗要求實現(xiàn) 4 種循環(huán)方式， 每種循環(huán)方式運行 5 次后，自動轉(zhuǎn)換為 下一種循環(huán)方式。2硬件設(shè)計思路狀態(tài)機的操作完全借助于內(nèi)部電路的計算與轉(zhuǎn)換，外電路只需要將轉(zhuǎn)換 狀態(tài)以 LED 燈的循環(huán)方式顯示出來，此試驗只需要有 8 路引腳控制 LED3軟件設(shè)計流程i.設(shè)置四種狀態(tài)變量。ii.設(shè)置四種狀態(tài)循環(huán)。iii.在四種狀態(tài)下分別設(shè)置一種循環(huán)方式，每種循環(huán)方式循環(huán)五次。iv.將循環(huán)變化的信

4、號值直接顯示。4實驗體會此實驗中熟悉了狀態(tài)機的操作機制及工作原理。對于每種狀態(tài)下的循環(huán) 方式的顯示是難點，開始在四種狀態(tài)之下又分別設(shè)置幾種狀態(tài)，這樣雖然能 夠顯示出需要的效果，但是軟件顯示的狀態(tài)特別復(fù)雜，不便于掌控。于是修 改為四種狀態(tài)下使用簡單的邏輯循環(huán)語句來完成循環(huán)顯示。實驗五 8 段數(shù)碼管動態(tài)掃描顯示控制1實驗要求本實驗要求實現(xiàn)具有啟動 , 停止 , 清零功能的秒表，啟動 , 停止 , 清零由一 個按鈕開關(guān)控制。2硬件設(shè)計思路此實驗需要有一個控制開關(guān)，一個外部時鐘輸入端。數(shù)碼管的七段段碼 輸出端，因為需要動態(tài)顯示，所以 6 位數(shù)碼管需要 6 個引腳單獨控制顯示狀 態(tài)。3軟件程序流程i.外

5、部時鐘選擇 20M 晶振并且分頻為 100HZ,1000HZ（其中 100HZ 的信 號用于計數(shù)，1000HZ 的信號用于顯示）。ii.在 100HZ 的脈沖信號有效時，對秒表的最低為進行十進制計數(shù)操作， 溢出時向高位進位。iii.開關(guān)控制一個信號的三種狀態(tài)， 然后這三種狀態(tài)分頻控制計數(shù)模 塊的計數(shù)，鎖存以及清零。iv.將計數(shù)的整數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管可以顯示的段碼操作。在 1000HZ 的脈沖下控制數(shù)碼管循環(huán)顯示。4實驗體會本實驗中計數(shù)模塊的進制數(shù)的選擇以及進位操作時本實驗的難點，通過IF 條件判斷是否溢出并且在溢出的時候進位。 另一個遇到的問題是： 理論上 想數(shù)碼管動態(tài)掃描脈沖越快，顯示效果越好，

6、但是實際并非如此當(dāng)我加 20M 晶振直接掃描時，顯示效果非常差。不斷測試發(fā)現(xiàn)在1000HZ 下顯示比較滿意。經(jīng)研究得出這是因為數(shù)碼管的段碼變化速度比20M 掃描慢太多的原因。實驗六 頻率計設(shè)計1 實驗要求本實驗要求實現(xiàn)一個可測頻率范圍為 1Hz1MHz 的數(shù)字頻率計，并用 數(shù)碼管顯示測量結(jié)果，并對測量精度進行分析說明。2硬件設(shè)計思路此實驗需要一個外部時鐘輸入端，一個外部信號輸入端。數(shù)碼管的七段 段碼輸出端，因為需要動態(tài)顯示，所以 6 位數(shù)碼管需要 6 個引腳單獨控制顯 示狀態(tài)。3軟件程序流程i.外部時鐘選擇 20M 晶振并且分頻為 100HZ,1000HZ（其中 100HZ 的信 號用于計數(shù)，

7、1000HZ 的信號用于顯示）。ii.在外部信號的一個時鐘周期內(nèi)，在100HZ 的脈沖信號的控制下對計數(shù)值的最低為進行十進制計數(shù)操作，溢出時向高位進位。iii.將計數(shù)的整數(shù)轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管可以顯示的段碼操作。在1000HZ 的脈沖下控制數(shù)碼管循環(huán)顯示。4實驗體會本實驗在秒表實驗的基礎(chǔ)上做起來較為簡單，只需要對計數(shù)條件加以控 制即可。實驗七 矩陣式鍵盤掃描與鍵碼檢測1實驗要求本實驗要求當(dāng)按下某鍵時，在 LED 上顯示該鍵的鍵碼。2硬件設(shè)置思路硬件部分分為鍵盤掃描模塊，需要 8 個引腳分別對行列進行掃描；數(shù)碼 管顯示模塊，需要七段數(shù)碼管段碼既需要 7 個引腳，數(shù)碼管的公共端接地。3軟件程序流程i.通過

8、芯片對矩陣鍵盤的行健行賦值，在脈沖來的條件下順次使四行 中的一行處于高電平狀態(tài)。ii.在脈沖的有效值的條件下對列進行掃描。通過對有效信號的判斷得 出具體按下的鍵盤。iii.將鍵盤的數(shù)字轉(zhuǎn)換為數(shù)碼管段碼并輸出顯示。4實驗體會此實驗中最大的問題是對仿真硬件的研究不到位，總想對列進行掃描結(jié) 果總是失敗，知道發(fā)現(xiàn)行列之間的那個二極管，才知道應(yīng)該對行掃描。通過 此次實驗掌握了矩陣鍵盤的掃描方法， 也提醒自己在以后的實驗中要注意硬 件仿真模塊的研究。實驗八 LPM 的使用1實驗要求自主選擇兩個 LPM 模塊組成一時序系統(tǒng)，實現(xiàn)功能測試，并理解每個 LPM 的所有參數(shù)含義。2硬件設(shè)計思路經(jīng)研究發(fā)現(xiàn) LPM

9、模塊下有 16 進制計數(shù)器，所以有想法把 16 進制轉(zhuǎn)換為10 進制計數(shù)，并通過 7448 進行譯碼數(shù)碼管顯示，需要有一個外部時鐘信號 輸入端，并且有 7 段段碼輸出端。3軟件程序流程i.設(shè)置 LPM 模塊分別為（1）4 位輸出，向上計數(shù)。（2）2 進制數(shù)輸出，時鐘使能。（ 3）同步清零。ii.將輸出四位信號給 7448 譯碼并顯示。iii.在計數(shù)到 9 使同步清零。4實驗體會此實驗中對 LPM 的參數(shù)的理解是一個重點，在實驗中需要將總線分開顯 示遇到了總線下的分線的使用的問題。課程心得及建議這門課程讓我對電路設(shè)計有了新的認(rèn)識，全智能下的電路設(shè)置充滿了無窮的 魅力，但在課程實驗中總是會遇到很多的問題，VHDL 這種新的語言雖然與其他語言有相似之處， 但是其獨有的邏輯語言， 以及語法規(guī)則讓我開始設(shè)計時有些棘 手，因為總想用 C 語言的設(shè)計理念來書寫 VHDL 語言，結(jié)果程序總是報錯。開始 時喜歡先用 C 把思路寫好， 再翻譯成 VHDL 語言， 但發(fā)現(xiàn)這樣改錯很慢。 幾次實 驗之后把 VHDL語言重新學(xué)習(xí)了一遍，